Copolysaccharides à blocs linéaires de chitosane et de dextrane pour la délivrance d’acides nucléiques

Linear block copolysaccharides of chitosan and dextran for nucleic acid delivery

• Auteur / Autrice : Elise Courtecuisse
• Direction : Christophe Schatz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 06/12/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Garbay
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lourdes Mónica Bravo Anaya, Chantal Pichon, Gilles Joucla, Christensen Björn E.
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandra Clayer, Luc Picton

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN

Complexes de polyélectrolytes

Copolymères séquencés

Dextran

Chitosane

Polysaccharides

Mots clés libres

Polysaccharide

Chitosane

Dextrane

Copolymère à blocs

Complexes polyélectrolytes

ADN

Polysaccharide

Chitosan

Dextran

Block copolymer

Polyelectrolyte complexes

DNA

Résumé

Le chitosane, seul polysaccharide chargé positivement en milieu acide, peut former des complexes polyélectrolytes avec des molécules chargées négativement. Cette propriété en fait un candidat prometteur pour la conception de systèmes non viraux de délivrance d'acides nucléiques. Cependant, à pH physiologique, son faible degré de protonation le rend insoluble, favorisant l'agrégation et la précipitation des complexes. Les modifications chimiques du chitosane affectent son intégrité et, dans certains cas, compromettent ses capacités de complexation. Cette étude propose deux stratégies pour stabiliser les complexes formés entre le chitosane et l’ADN. La première approche repose sur l’utilisation de copolymères à blocs linéaires chitosane-b-dextrane. Par son caractère hydrophile et sa capacité à limiter l’agrégation, le dextrane améliore la solubilité et la dispersion des complexes en milieu aqueux. L'intégrité du chitosane est préservée par l'utilisation d'une diamine comme agent de couplage, permettant la liaison des blocs polysaccharides par leurs extrémités réductrices. Parmi les diamines commerciales testées, l’O,O'-1,3-propanediylbishydroxylamine (PDHA) a été préférée en raison de la stabilité des liaisons oximes formées, permettant de s’affranchir de l'étape de réduction. La seconde approche combine l’acétylation du chitosane à l’ajout d’ions zinc dans les complexes formés avec l'ADN. Des degrés d’acétylation supérieurs à 40%, associés au zinc, formant des liaisons de coordination avec le chitosane et l'ADN, ont permis l’obtention de complexes particulièrement stables en conditions physiologiques. Ces deux stratégies ont été évaluées par des tests de transfection du plasmide eGFP sur des cellules HEK 293. Bien que l'expression de la protéine fluorescente soit inférieure à celle obtenue avec un agent de transfection commercial comme la PEI, l'ajout d'un bloc de dextrane a significativement amélioré les taux de transfection comparé au chitosane seul.

Chitosan, the only positively charged polysaccharide in acidic medium, can form polyelectrolyte complexes with negatively charged molecules. This property makes it a promising candidate for the design of non-viral nucleic acid delivery systems. However, at physiological pH, its low degree of protonation renders it insoluble, promoting the aggregation and precipitation of complexes. Chemical modifications of chitosan affect its integrity and, in some cases, compromise its complexation properties. This study explores two strategies to stabilize the complexes formed between chitosan and DNA. The first approach is based on the use of linear block copolysaccharides chitosan-b-dextran. Due to its hydrophilic nature and ability to limit aggregation, dextran improves the solubility and dispersion of the complexes in aqueous media. The integrity of chitosan is preserved by using a diamine as linker to couple polysaccharide blocks through their reducing ends. Among the commercial diamines tested, O,O'-1,3-propanediylbishydroxylamine (PDHA) was preferred due to the stability of the oxime bonds formed, eliminating the need for a reduction step. The second approach combines the acetylation of chitosan with the addition of zinc ions to the complexes formed with DNA. Degrees of acetylation greater than 40%, in combination with zinc forming coordination bonds with chitosan and DNA, resulted in particularly stable complexes under physiological conditions. Both strategies were evaluated through transfection tests of the eGFP plasmid on HEK 293 cells. Although the expression of the fluorescent protein was lower than that obtained with a commercial transfection agent like PEI, the addition of a dextran block significantly improved the transfection rates compared to chitosan alone.